KR20180119585A - 차량의 잠김방지 제동 및 슬립방지 조절의 성능을 개선하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

차량의 잠김방지 제동(ABS) 및/또는 슬립방지 조절(ASR) 및/또는 전자식 주행 안정화 제어(ESC) 시스템의 성능을 개선하기 위한 장치로서, 적어도 하나의 표준 ABS 관리 제어 유닛 및 브레이크 서보 유닛 및 유체 압력 펌프로 구성된 제동 압력을 제어하기 위한 유체 동역학 시스템을 적어도 포함하고, 오일 또는 공기용 파이프에 연결된 솔레노이드 밸브, 및 적어도 포닉 휠(phonic wheel) 및 타코미터 센서(tachometer sensor)가 차량의 각각의 휠에 대해 각각 하나씩 존재하고, 상기 장치는 추가 데이터를 수집하기 위하여 각각의 휠의 제동 디스크에 작용하는 브레이크 패드들 중 적어도 하나와 연관된 추가 지능형 센서 및 상기 추가 데이터를 관리하고 적어도 상기 ABS 제어 유닛과 상호작용하기 위한 적어도 하나의 전용 ECU 제어 유닛을 포함한다. 본 방법은, 패드 및 전용 제어 유닛에 의해, 차량의 제동 동안 타이어와 지면 사이에 존재하는 실제 마찰 계수의 값으로 제동 압력 프로파일을 조절하기 위하여 브레이크 패드로부터 유도된 제동 토크 데이터를 사용하여 제동 동안 지속적으로 업데이트된 타이어-지면 마찰 계수의 실제 값을 검출하는 단계로 이루어진다.

Description

차량의 잠김방지 제동 및 슬립방지 조절의 성능을 개선하기 위한 장치 및 방법
알려진 바와 같이, 잠김방지 제동 시스템(ABS)은, 특히 미끄러운 지면 상에서 운전 제동(service brake)의 과도한 작동에 응답한 차량 휠의 잠김을 피하여, 그에 따라서 물리적으로 가능한 한계 내에서, 임의의 유형의 차량에 대한 운전을 제어하는 것을 보장하는 데 목적이 있다.
더욱이, ABS 시스템에 의해, 타이어와 지면 사이의 접지력의 이용이 개선되어 그에 따라서 차량의 감속 특성 및 제동 거리를 최적화한다.
미끄러운 지면 상에서의 제동 이벤트 동안, 타이어와 지면 사이의 마찰의 감소된 값으로 인해, 제동 시스템에 의해 차량의 휠에 전달되는 제동력은, 휠이 잠기는 결과와 함께, 타이어와 지면 사이의 마찰력 값을 쉽게 초과한다는 것이 또한 고려되어야 한다.
이러한 상황에서, 타이어는 타이어/노면의 동마찰 값(낮음)만으로 지면에 대해 단순히 미끄러지고 타이어는 어떠한 측방향 안내력(guiding force), 즉, 조향력 및 피치력(pitch force)도 거의 전달할 수 없어서, 그 결과 차량은 더 이상 제어가능하지 않고, 제동 거리가 크게 증가한다.
결과적으로, 현재의 잠김방지 제동 시스템은 모든 지형에서 더 안정적인 제동 거동을 보장할 수 있고, 이는 조향 능력을 보존하고 제동 거리를 통상 줄이며, 특히, 이는 타이어 마모를 감소시킨다.
그러나, 현재의 잠김방지 제동 시스템은, 효과적인 안전 장치인 반면, 실시간으로 측정되는 실제 타이어/지면 마찰 계수 및 실제 차량 속도일 수 있는 이동의 물리적 특성의 한계를 완전히 상쇄시킬 수 없다.
현재, 슬립방지 조절 시스템(ASR)이 차량에 또한 장착되어 있다. 그러한 ASR 시스템은 적재되지 않은 또는 부분적으로 적재된 상용 차량뿐만 아니라 모터 차량에서 특히 유용한데, 이는, 지면의 접지력이 불량한 경우에, 엔진 출력 또는 가속도의 과도한 증가가 하나의 또는 모든 구동 휠 상에서 최대 접지력의 초과로 쉽게 이어지고 미끄러지는 결과를 가져오기 때문이다.
차량에 대한 ASR 시스템의 적용은, ABS 시스템을 완전한 ABS/ASR 조절 장치로 바꾸기 위하여, ASR 기능을 위하여 확장된 전자 제어 유닛과 차동 제동 및 구동력을 조절하기 위한 일부 추가 구성요소만을 필요로 한다.
그러므로, ASR 시스템은 단지 ABS 시스템과 조합하여서만 이용가능하다.
요약하면, ABS 시스템이 타이어와 지면 사이에서 발생되는 마찰 계수에 좌우되고, 지면의 조건 및 타이어의 상태에 의해, 휠 또는 차축의 하중에 의해, 차량 속도에 의해, 온도에 의해 그리고 타이어의 드리프트(drift)의 각도에 의해 또는 측방향 안내력에 의해 영향을 받는다는 것을 명시할 수 있다.
특히, ABS 잠김방지 제동 시스템에서, 차축에 연결된 고정식 센서는, 포닉 휠(phonic wheel)의 도움으로, 휠의 각자의 회전 이동을 연속적으로 검출한다. 센서 내에서 발생된 전기적 펄스는 전자 ABS 제어 유닛에 전달되고, 이는 이어서 휠의 속도를 계산한다.
동시에, 전자 ABS 제어 유닛은, 결정된 작동 모드에 따라, 차량의 실제 속도와 거의 등가인 기준 속도를 검출한다. 이러한 속도는 예를 들어 GPS에 의해 또는 그렇지 않다면 차량의 속도가 재구성될 수 있게 하는 차내 가속도계에 의해 검출될 수 있다. 그러나, 둘 모두의 경우에, 알려진 바와 같이, 그러한 측정치는 실제의 정밀도를 갖지 않는다.
모든 이러한 정보로부터, 전자 ABS 제어 유닛은 휠의 가속도 값 또는 그렇지 않다면 휠 지연 및 제동 슬립율(slippage) 값들을 연속적으로 계산한다.
슬립율의 주어진 값이 초과되는 경우에, 브레이크 패드에 대한 유압 시스템의 압력을 감소시키는 솔레노이드 밸브는 조종되고, 그에 의해 휠을 이상적인 슬립핑 범위 내에서 유지한다.
이미 언급된 것을 미루어 보면, 현재 유통되는 가장 정교한 제어 유닛 및 그에 따른 가장 정교한 ABS 및 ASR 시스템조차도 이러한 목적을 위하여 현재 지정되어 있는 차량의 그러한 기계적 부품들에 의해 전달되는 데이터 및 정보를 오로지 전용으로 분석만 할 수 있을 뿐이다.
일례로서, 현재의 ABS/ASR 시스템은, 차량의 실제 속도 및 타이어와 지면 사이의 실제 마찰 계수 이외에, 제어 밸브 내의 어떠한 가능한 기계적 오류, 특히 다른 제동 장치의 각각의 오류에 따라 제동 시스템을 정확히 체크하는 범주 내에서만 식별될 수 있는 노면 유지성능 고장(roadholding failure) 및 압력 손실을 야기하는 오류를 검출할 수가 없다.
더 정교한 상업용 ABS 시스템과 함께 현재 이용가능한 제어 로직과 관련하여, 이는 3가지 상이한 유형의 변수, 즉, 추정된 차량 속도, 휠의 각회전 및 휠의 각가속도에 기초한다고 명시할 수 있다. 속도를 추정하는 것에 관하여, 알려진 바와 같이, 차량에 장착된 GPS 유닛 또는 가속도계가 사용되거나, 또는, 적용예의 경우에는, "가장 빠른 대각선(fastest diagonal)" 값에 기초하여, 즉, 2개의 대각선 상에 있는 휠들인, 전방 우측 휠과 후방 좌측 휠, 및 그 반대의 휠들의 회전 속도로부터 추정된 속도의 최대 값에 기초하여 차량의 속도가 추정된다. 그 대신, 휠의 각회전 및 각가속도는 소위 말하는 포닉 휠을 사용한 직접 취득에 의해 얻어진다.
요약하면, 최대 슬립율 및 종방향 힘 둘 모두가 1) 연속적으로 가변하는 타이어-지면 마찰 계수 및 2) 차량 휠의 속도 및 각가속도를 추정하는 차량의 그리고 포닉 휠의 속도의 추정치의 정확성에 좌우되는 것을 고려하면, 현재 이용가능한 ABS 로직을 소정 상황 하에서 결함이 있는 것으로 만드는 2가지 주요 포인트, 특히, 실제 속도를 추정하는 수단이 낮은 속도(20 km/h) 또는 낮은 제동 압력에서 효과적이지 않다는 사실과 마찰 계수를 측정하기 위한 수단이 단순한 추정치라는 사실이 있다는 것이 명시될 수 있다.
예를 들어, 포인트 1에 놓인 조건은 빙판과 같은 미끄러운 표면 상에서의, 그리고 한 쌍의 휠이 저접지력 표면 상에 있고 제2 쌍은 고접지력 표면 상에 있는 경우, 및 브레이크의 사용 동안 지면 상에서 접지력의 급격한 변화가 일어나는 경우의 다른 조건들에서의 제동 적용의 경우에 확인된다.
포인트 2에 관해서는, 휠의 회전 속도 및 각가속도의 함수로서의 차량 속도의 측정을 개선하기 위하여 일련의 계획 및 알고리즘이 사용되었다.
일부 경우에, 타이어-지면 마찰 및 슬립율 값 - 이는 이후에 최종 추정치를 미세조정(refine)하는 데 사용됨 - 을 추정하기 위하여 특히 미세조정된 공압 모델의 특정 사용과 조합하여 칼만(Kalman) 필터링 기법을 사용하는 더 진보된 알고리즘이 채용된다. 그러나, 이러한 알고리즘에 의해 얻어진 정교함의 수준이 어떠한 수준이든, 이는 여전히, 미끄러운 표면 상에서, 또는 타이어 마모 및 그의 노화 효과로 인해 반복적으로 실패할 수 있는 추정치일 뿐이며, 그 때문에, 데이터가 덜 정밀해지는 경향이 있고 ABS 제어기에 의해 관리되는 데이터 내의 간섭이 증가한다.
전술된 기술 수준의 한계를 극복하기 위하여, 휠 상에서의 직접적인 힘 측정에 기반한 기술이 휠 베어링에 통합된 힘 센서(가속도계 및 스트레인 게이지)를 사용하여 SKF에 의해 개발되었다. 그러나, 이러한 방법은, 특히, 차량을 운전하는 동안 휠에 작용하는 힘과 비교하여 측정가능한 힘이 매우 작고 그에 따라서 거의 정확하게 검출가능하지 않다는 사실로부터 일어나는 상당한 부정확성을 수집된 데이터가 갖는다는 것을 고려하면, 아직 실제로 적용되지 않고 있다. 이러한 문제는 또한 타이어와 연관된 힘 센서(가속도계)에서 일어나는데, 여기서 종방향 힘은 크지만, 수집된 데이터에 관한 상당한 불확실성이 타이어의 마모 및 마손으로 인해 존재한다.
본 발명의 목적은 상기의 불만족스러운 기술 수준의 단점을 제거하는 것이다. 이러한 목적의 일부로서, 본 발명의 한 가지 목적은 차량 브레이크의 작동 중에 지면에 대한 타이어의 실제 마찰 계수의 즉각적인 검출을 허용하는 차량의 잠김방지 제동 및 슬립방지 시스템의 성능을 개선하기 위한 장치 및 방법을 설계하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 잠김방지 제동 및 슬립방지 시스템의 관리에 적합한 추가 데이터를 제공하기 위하여 차량의 추가의 기계적 부품의 사용을 허용하는 차량의 잠김방지 제동 및 슬립방지 시스템의 성능을 개선하기 위한 장치 및 방법을 설계하는 것이다. 본 발명의 추가 목적은 제동 동안 실제 마찰 계수 측정치를 실시간으로 업데이트하는 것을 허용하는 차량의 잠김방지 제동 및 슬립방지 시스템의 성능을 개선하기 위한 장치 및 방법을 설계하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 차량의 제동 압력 프로파일을 전체 제동 간격 동안 발생되는 실제 타이어/지면 마찰 계수 값으로 연속적으로 조절하는 것을 허용하는 차량의 잠김방지 제동 및 슬립방지 시스템의 성능을 개선하기 위한 장치 및 방법을 설계하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 검출된 실제 마찰 계수의 특정 값에 대한 최적의 감속 프로파일의 설정을 허용하는 차량의 잠김방지 제동 및 슬립방지 시스템의 성능을 개선하기 위한 장치 및 방법을 설계하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 이상적인 감속 프로파일을 유지하기 위하여 슬립율 및/또는 휠 속도 및 가속도 임계치가 고정되게 하는 차량의 잠김방지 제동 및 슬립방지 시스템의 성능을 개선하기 위한 장치 및 방법을 설계하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 모든 사용 조건 하에서 제어 로직의 신뢰성 및 그의 성능의 개선을 허용하는 차량의 잠김방지 제동 및 슬립방지 시스템의 성능을 개선하기 위한 장치 및 방법을 설계하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 실제 시스템 작동 조건을 기록하도록 지면에 대한 차량의 실제 정지 또는 잠긴 휠에 의한 차량의 미끄러짐을 확인하기 위하여 추가의 ABS 시스템 제어 매개변수가 얻어지게 하는 차량의 잠김방지 제동 및 슬립방지 시스템의 성능을 개선하기 위한 장치 및 방법을 설계하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 임의의 ABS 및/또는 ASR 및/또는 ESC(전자식 주행 안정화 제어) 시스템이 장착된 임의의 유형의 차량에 대해서도 적용될 수 있는 차량의 잠김방지 제동 및 슬립방지 시스템의 성능을 개선하기 위한 장치 및 방법을 설계하는 것이다.
이러한 목적과 이들 및 다른 목적은 차량용 잠김방지 제동(ABS) 및/또는 슬립방지 조절(ASR) 및/또는 전자식 주행 안정화 제어(ESC) 시스템의 성능을 개선하기 위한 장치에 의해 달성되는데, 상기 장치는, 적어도 하나의 표준 ABS 관리 제어 유닛으로 구성되고 브레이크 서보 유닛 및 유체 압력 펌프에 의해 구성된 제동 압력을 제어하기 위한 유체 동역학 시스템을 적어도 포함하고, 오일 또는 공기용 파이프에 연결된 솔레노이드 밸브, 및 적어도 포닉 휠 및 타코미터 센서(tachometer sensor)가 ABS가 장착된 차량의 각각의 휠에 대해 각각 하나씩 존재하고, 상기 장치가, 추가 데이터를 수집하기 위하여 각각의 휠의 브레이크 디스크에 작용하는 브레이크 패드들 중 적어도 하나와 연관된 추가 지능형 센서 및 상기 추가 데이터를 관리하고 적어도 상기 ABS 제어 유닛과 상호작용하기 위한 적어도 하나의 전용 ECU 제어 유닛을 포함한다는 사실을 특징으로 한다. 본 발명의 목적은 또한 전술된 청구항 중 하나 이상의 항에 따른 차량의 잠김방지 제동(ABS) 및 슬립방지 조절(ASR) 시스템의 성능을 개선하기 위한 방법으로서, 상기 방법은 유압 제동 시스템 압력 프로파일을 제동 동안의 실제 타이어-지면 마찰 값으로 조절하기 위하여 각각의 휠의 적어도 하나의 브레이크 패드로부터 유도된 제동 토크 데이터를 이용하여 제동 동안 지속적으로 업데이트되는 타이어-지면 마찰 계수의 실제 값을 검출하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 추가 특징은 하위 청구항들에서 추가로 정의된다.
본 발명의 추가 특징부 및 이점은 첨부 도면에서 비제한적인 예로서 예시되는 차량의 잠김방지 제동 및 슬립방지 시스템의 성능을 개선하기 위한 장치 및 방법의 바람직하지만 비배타적인 실시예의 설명으로부터 더 명백해질 것이다.
본 발명에 의하면 차량의 잠김방지 제동 및 슬립방지 시스템의 성능을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 브레이크 패드의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 장치를 위한 제어 유닛의 구조의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른, 제동 적용 시의 각속도 및 압력의 변화를 도시한다.
도 5는 제동 적용 시의 본 발명에 따른 한 쌍의 지능형 패드의 전형적인 거동을 도시한다.
도 6은 본 발명에 따라, 제동 압력을 최상의 값에 가깝게 유지하기 위한 제동 압력의 변화를 도시한다.
도 7은 종래의 ABS 시스템과 함께 본 발명에 따른 브레이크 패드를 갖는 시스템에 대한 제어 설계안(scheme)이다.
도 8은 본 발명에 따른 브레이크 패드를 사용한 토크 측정 설계안이다.
언급된 도면을 참조하면, 차량의 잠김방지 제동(ABS) 및 슬립방지 조절(ASR) 시스템의 성능을 개선하기 위한 장치 및 방법은 적어도 2로 표시된 ABS 관리 제어 유닛으로 구성되고 가능하게는 ASR 관리 제어 유닛(3), 브레이크 서보 유닛(4) 및 유압 오일 또는 공기 압력 펌프(5)로 구성된 제동 압력을 제어하기 위한 오일 또는 공기 유체 동역학 시스템을 적어도 포함한다. 통상적으로, 제동 시스템은 또한 오일 또는 공기용 솔레노이드 밸브 및 파이프, 및 적어도 포닉 휠(50) 및 타코미터 센서(51)를 각각, ABS가 장착된 차량의 각각의 휠(9)에 대해 하나씩 포함한다.
이하에서, 동일한 특징들 및 청구항들이 ABS/ASR 시스템에 또한 적용가능한 한, ABS 시스템에 대한 본 발명의 적용이 고려될 것이다.
더욱이, 이하에서는, 디스크 브레이크가 장착된 모터 차량에 대해 참조할 것이지만, 이는 트럭, 트레일러, 크레인, 비행기까지를 포함한 임의의 유형의 차량에도 적용가능하다.
장치는 유리하게는, 추가 데이터의 측정을 위하여 각각의 휠(9)의 브레이크 디스크(8)에 작용하는 적어도 하나의 브레이크 패드(7)와 연관된, 6으로 총칭하여 표시된 추가 지능형 센서를 포함한다. 장치는 또한, 추가 데이터의 관리를 위한 그리고 ABS 및/또는 ASR 제어 유닛과 상호작용하기 위한 적어도 하나의 전용 ECU 제어 유닛(10)을 갖는다.
추가 센서(6)는 패드의 백플레이트(backplate)에 통합되고 바람직하게는 스크린 인쇄에 의해 얻어지고 300℃에 가까운 또는 그 이상의 고온에 대해 저항성을 갖는 전자 회로(11)로 이루어진다.
전자 회로(11)는 스크린 인쇄된 회로의 특정 위치에서 백플레이트 상에 배열되고 그 위치에 솔더링된 압전세라믹 전단력 센서(12) 및 온도 센서(13)를 포함한다.
전자 회로를 폐쇄하고 외부 전자 시스템에 대한 연결을 허용하기 위하여, 연결 수단(14)이 백플레이트에 통합된 전단력 센서(12) 및 온도 센서(13)에 의해 제공되는 신호를 수집하기 위하여 삽입된다.
그에 더하여, 전기적 절연 및 기계적 보호를 보장하기 위하여, 보호 커버(15)가 상기 센서(12, 13) 및 회로의 임의의 전도성 부분 위에 배치된다.
이는 바람직하게는, 표현되지 않은 수지 또는 세라믹 절연 재료로 제조된 특정 "돔(dome)"으로 구현될 수 있다.
최종적으로, 전술된 모든 항목들은 패드의 마찰 재료 내에, 또는 존재한다면, 하부층 내에 매설된다. 이러한 경우에, 마찰 재료는 하부층 위에 놓일 것이다. ABS 적용을 위하여 브레이크 패드에 통합된 센서에 관하여, 최소 구성은 적어도 200℃(섭씨 온도) 초과의 고온을 위한 그리고 바람직하게는 300℃ 초과의 작동 온도를 갖는 압전세라믹 전단력 센서(12) 및 바람직하게는 300℃ 초과의 작동 온도를 갖는 온도 센서(13)(PT1000)를 가질 것이다.
유리하게는, 전자 회로(11)는 또한, 치수 및 기하학적 형태에 기초하여 바람직하게는 패드의 압력 중심에 위치된 전단 센서(16)를 포함한다.
온도 센서(13)는 바람직하게는 전단 센서(16)에 가능한 한 가까이 위치되어야 한다.
온도 센서는 주로 보상의 목적을 위하여 사용된다.
도 2에서, 전단 센서(16)는 제동을 인가하는 동안 패드에 인가되는 접선력을 따르는 직접 분극을 표시하는 화살표(21)를 담지하는데, 이 힘은 제동 토크 측정치에 직접 관련된다.
센서의 상대 위치가 변할 수 있거나 또는 다른 추가 센서가 추가될 수 있는 한, 도 2에 도시된 실시예는 가능한 해법들 중 단지 하나인 것이 분명하다.
예를 들어, 4개의 또는 또한 단지 2개의 압전세라믹 압력 센서가, 제동 적용 동안 패드의 캘리퍼 피스톤에 의해 전달되는 직교하는 힘을 측정하기 위하여, 백플레이트(21)를 표현하는 직사각형의 상부 코너에 가깝게 위치될 수 있다.
더욱이, 2축 또는 3축 압전 센서가, 표현되어 있지는 않지만, 단일 전단력 센서(12)보다 더 많은 정보를 공급하기 위하여 사용될 수 있다.
이들 추가의 센서는, 그들이 제동 효율을 최적화하기 위하여 디스크-패드 마찰 계수를 결정하는 데 또는 압력의 분포를 최적화하는 데 사용될 수 있다는 점에서 단지 보조 기능을 갖는다.
이하, 본 발명에 따른 전용 ECU 제어 유닛(10)은 ABS 제어 유닛으로부터 물리적으로 분리되거나 또는 표준 ABS 제어 유닛에 통합되는 - 이는 이러한 경우에 브레이크 패드/들에 의해 검출되는 데이터 신호에 대한 물리적 및/또는 아날로그 입력을 가질 것임 - 연산 로직을 갖는 제어 유닛을 지칭한다.
둘 모두의 경우, 전용 제어 유닛(10)은 표준 ABS 제어 유닛과 상호작용한다.
전술된 두 가지 해법에서, 전용 ECU 제어 유닛(10)은 실시간 처리 능력 및 디지털 통신 인터페이스, 대체적으로 CANBUS를 갖는 CPU 또는 데이터 처리 유닛, 및 브레이크 패드로부터의 신호를, 처리 알고리즘에 그리고 표준 ABS 제어 유닛의 제어 로직에 통합될 필요가 있는 데이터에 관하여 그리고 물리적으로 통합하도록 설계된 로직을 가질 것이다.
ABS 적용에 관하여, 패드(7)로부터의 데이터에 의해 제공되는 주요 정보는 차량의 대응하는 휠(9)에 제동 동안 인가되는 제동 토크이다. 이는 패드(7)에 의해, 그에 통합된 전단 센서(16)에 의해 실시간으로 측정된다.
이에 대한 이유는, 모든 제동 적용 동안 타이어/지면 접촉 영역에 작용하고 휠 및 그에 따른 차량의 동역학을 결정하는 종방향 힘과 연관된다.
매끈하고 평탄한 지형 상에서의 제동의 적용 동안 타이어/지면 접촉 영역 내의 휠에 작용하는 2개의 주요 힘: 디스크에 대한 브레이크 패드의 마찰에 의한 제동 동안 인가되는 제동 토크로 인한 힘, 및 타이어/지면 접촉 표면 반작용력, 즉 타이어/지면 마찰력이 존재한다는 것을 인식하는 것이 사실상 가능하다.
견인력의, 또는 음 또는 양의 기울기를 갖는 지면의 부재 시에, 휠에 대한 운동 방정식은 하기로 표현될 것이다:
Figure pct00001
여기서, Fx는 종방향 제동력이고, Rw는 휠의 유효 반경이고, Mf는 동일한 캘리퍼(22)의 지능형 패드(7)들 둘 모두의 제동 토크로부터의 기여 부분을 함께 합한 브레이크 디스크에 대해 전단력에 의해 인가된 제동 모멘트이고, 마지막으로, J는 관성 모멘트이고, ω는 휠(9)의 각속도이다.
이러한 방정식으로부터, 휠이 잠긴 시점에, 타이어/지면 접촉 영역 내에서 종방향 힘의 모멘트와 토크가 동일하여야만 한다는 것은 명백하다.
그러므로, 이러한 상정으로 그리고 이러한 조건 하에서, 그리고 Fx = μN - 여기서 N은 휠 상의 기지의 수직 하중이고 μ는 타이어/지면 마찰 계수임 - 을 이용하면, 휠이 잠긴 경우의 제동 토크는 하기와 같이 타이어/지면 마찰력과 직접 관련될 것으로 결론을 내릴 수 있다:
Figure pct00002
여기서, γ는 첫 번째 근사치에서의 상수(constant)이다.
이러한 경우에 측정된 μ 값은, 휠의 잠김이 확인되기 전의 제동 동안 Fx가 그의 최대 값을 상정하는 경우에 Fx와 N 사이의 비의 값인 소위 μpeak보다는 오히려, 소위 μslide, 즉, 휠이 잠긴 경우 Fx와 N 사이의 비의 값인 것이 분명하다.
그럼에도 불구하고, μslide는 분명히 모든 타이어에서의 μpeak와 관련될 것이고, 그러므로 μpeak에 대한 양호한 추정치일 것이다.
이러한 기술적 해법에 의해, 측정된 마찰 계수 μ 값은 유리하게는 여전히 μpeak 값과 직접 관련되고, 여전히 더 작으며, 이러한 값에만 기초하여 제동의 적용 시 비효율적인 결과를 가져올 수 있다.
앞서와 같이 결정된 Mf-lim 값은 휠이 미끄러지고 있는지 여부 그리고 특히 휠이 잠겨있지만 차량이 이동 상태에 있는지 여부를 결정하는데 유용하다.
이는, 예를 들어, 표준 ABS의 제어 로직이 미끄러운 표면(빙판) 상에서 작동하지 않을 때마다 일어날 수 있다.
이러한 방법은 그가 제동 동안 잠기면서 미끄러지고 있는 휠인지, 아니면 차량이 정지 상태인 경우, 휠이 정지 상태이고 브레이크가 적용되지 않았는지를 검출하는 데 사용될 수 있다.
실제로, 제1 조건은 하기를 시사한다:
Figure pct00003
ω = 0 e M(f-lim) ≠ 0 그리고 작은 값의 μ에 대해서도 또한 통상 0보다 훨씬 더 큼, 전형적으로 수십 Nm임
제2 조건은 하기를 시사한다:
Figure pct00004
ω = 0 e M(f-lim) = 0 또는 매우 작음, 즉 1 Nm 미만임
상이한 기술적 해법은, Mf-lim에 접근할 때, 즉, 제동력이 지면/타이어 접촉 영역 내에서 이용가능한 마찰력보다 더 커지는 경향이 있을 때, 제동의 적용 동안 검출된 휠의 각속도 ω (t)의 기울기의 급격한 변화에 기초한다.
도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 캘리퍼(22) 내의 유압은 초기에 거의 선형으로 증가하는 한편, 각속도의 대응하는 값은 감소한다.
타이어 트레드 영역 내에서 그리고 그 둘레에서 미끄러짐이 없는 경우, 순수한 구름의 조건(낮은 슬립율 값)은 제동 토크로 인한 타이어/지면 접촉 영역 내의 힘과 지면과의 마찰로부터의 그러한 힘이 동일하고 서로 반대일 것임을 시사한다.
이는 타이어/지면 접촉 영역에 대응하는 종방향 힘에 대한 μpeak 값까지는 사실일 것이다.
이때부터, 제동 압력(및 그에 따라서 제동 토크)의 어떠한 증가도 마찰력에 의해 더 이상 상쇄되지 않을 것이다.
그 결과, 제동 토크와 마찰력의 모멘트 사이의 불균형으로 인해 곡선 ω (t)의 기울기의 갑작스럽고 빠른 변화를 관찰하게 될 것인데, 이는 흑색 수직 실선에 대응하여 도 4에 도시된 바와 같다.
이러한 기본적인 관찰로부터, 전용 제어 유닛(10)은 Mf-Lim.의 정확한 값을 얻고 하기와 같이 작동할 수 있다:
1. 제동의 적용 동안 ω (t)를 검출
2. 예를 들어 최대 기준 임계치가 초과되는 경우에 곡선 ω (t)의 기울기의 급격한 변화에 대해 체크
3. Mf-lim을 곡선 ω (t)의 기울기의 변화 직전의 토크 값 M인 것으로 간주
일단 Mf-lim의 새로운 값이 결정되면, 전용 ECU 제어 유닛(10)은 표준 ABS 제어 유닛에서 마찰을 계산하기 위하여 사용되는 알고리즘 및 모델에 기초하여 추정하는 수단 대신에 사용할 μpeak의 최종 값을 얻기 위하여 전술된 동일한 절차를 사용하여 동일한 논리적 단계들을 반복한다.
상기 내용을 고려하여, 패드(7)로부터 수신된 데이터에 기초한 전용 ECU 제어 유닛(10)의 제어 로직은 구별되는 2가지 방법, 즉, 슬립율에 기초한 방법 및 토크에 기초한 방법을 갖는다.
첫 번째 해법에서, 본 발명의 주제인 방법은 지면 상에서의 타이어 슬립율에 기초한다.
본 방법의 주요 목적은 ABS 작동을 표준 상용 ABS의 작동에 가능한 한 가깝게 유지하면서도 하기의 2가지 주요 개선점을 갖도록 하는 것이다:
1. 마찰 추정치가 μ 값의 실제 측정치로 대체된다
2. 제동을 적용하는 동안 유효 타이어-지면 마찰이 지속적으로 업데이트된다.
따라서, 패드(7)로부터의 토크 데이터는 제동 압력 프로파일을 제동 동안 실제 마찰 값으로 조절하는 데 사용된다.
결과는 이상적인 제동 효과, 및 변하는 마찰 조건 또는 비정상적인 상황에 대한 더 빠른 응답이다.
미끄러운 표면(대략 μ = 0.2의 마찰 계수) 상에서 30 km/h의 초기 속도에서 ABS에 의한 제동 적용 동안 1 ㎑에서 캘리브레이션된 패드(7)로부터 얻어진, 도 5에 도시된 토크 곡선의 전형적인 프로파일을 참조한다.
앞서 설명된 μ의 실제 값은, 제동 토크가 휠이 잠기는 시점까지 증가되는 경우, 초기 제동 적용 단계 후에 얻어진다.
τlim(토크 한계) 값의 식별 후에, 이용가능한 마찰 μ에 대한 기준 값은 휠에 대한 수직 하중 및 특정 차량의 제동 시스템의 특성과 관련된 다른 매개변수로부터 용이하게 유도될 수 있는 함수 μ(τlim)에 의해 전용 제어 유닛(10)에서 계산된다.
일단 이들 2개의 값이 전용 제어 유닛(10)에 의해 기록되면, 이들은 하기를 위하여 표준 ABS의 제어 로직에 대한 기준으로서 사용된다:
1. μ의 그러한 특정 값에 대한 이상적인 감속 프로파일을 설정하기 위하여
2. 이상적인 감속 프로파일을 유지하도록 휠의 슬립율 또는 속도 및 가속도 임계치를 설정하기 위하여.
도 6은 이러한 로직 설계안을 개략적으로 도시하는데, 특히, μ (τlim)의 실제 측정된 값에 기초하여 이상적인 감속 곡선에 가까운 감속도를 유지하기 위하여 제동 압력 변조가 수행되는 동안 시간에 대한 속도의 프로파일이 도시되어 있다.
압력 변조는 ABS 제어 유닛에 연결된 유압 시스템의 유압 밸브를 개방 및 폐쇄하기 위하여 (슬립율 또는 회전 속도에 기초하여) 표준 임계치 라인들에 의해 얻어진다.
휠의 주연부 속도(휠의 회전 속도)에 대한 이러한 기준 라인들은 도 6에서 30 및 31로 그리고 파선으로 표시되어 있다.
이들은 유압 제어 밸브의 작동에 대한 임계치를 한정한다.
특히 30으로 표시된 임계치를 위에서 아래로 초과하는 경우에 제동 압력이 증가되는 한편, 31로 표시된 임계치를 아래에서 위로 초과하는 경우에는 제동 압력이 감소될 것이다.
가속도에 대한 대응하는 값의 임계치와 함께, 휠의 속도보다는 오히려 주연부 가속도를 사용하여 유사한 로직이 또한 얻어질 수 있다.
타이어/지면 마찰 계수 μ에 대한 임의의 변화가 일어날 때마다, 전용 제어 유닛(10) 내의 제어 로직은 μ (τlim)의 새로운 정확한 값을 검색할 수 있어야만 한다.
감소하는 μ 값의 변화에 대해, 새로운 값은 휠 잠김 조건에 대한 새로운 τlim(이전보다 분명히 더 작음)을 취하고 새로운 μ (τlim)을 계산함으로써 용이하고 자연스럽게 검색된다.
이러한 새로운 값은 전용 제어 유닛(10)의 제어 로직에 대한 새로운 세트의 매개변수를 생성하기 위하여 사용된다.
이러한 세트의 매개변수는 예를 들어 감속도, 즉, 차량 속도 곡선의 기울기, 또는 속도 또는 가속도 임계치일 것이다.
이러한 새로운 세트의 매개변수는 이전의 매개변수를 업데이트하는 데 사용될 것이고, 이전의 매개변수를 대체하기 위하여 전용 ECU 제어 유닛(10)의 제어 로직에 사용될 것이다.
μ 값이 증가하는 경우, 제어 로직은 μ-점프 조건을 인식할 수 있어야만 한다.
이는, 예를 들어 브레이크를 적용하는 경우 μ의 증가에 대해 시험하기 위하여 (변조 압력의 주기적인 증가에 의한) 휠의 주연부 감속도의 주기적인 증가를 도입함으로써 일어날 수 있다.
이는 ABS 제어 로직에 대한 요구되는 응답 정도에 따라, 예를 들어 0.1 s의 주기로, 수행될 수 있다.
다른 가능성은 정상적인 압력 변조 동안 주연부 속도 곡선의 기울기의 변화를 확인하는 것일 수 있다.
사실상, μ 값의 증가는 제동 동안 휠의 각속도 변조의 감소를 야기할 것이고, 그러므로 변동에서의 이러한 특정 조건은 τlim의 새로운 결정을 위한 절차를 가능하게 하기 위하여 사용될 수 있다.
이어서, 논리 흐름도가 도 7에 도시되어 있다.
1. 처음의 "τlim 시험" 블록은 제동 적용의 시작 시, 또는 패드(7)에 의해 얻어지는 타이어/지면 마찰 계수로의 변화의 결과로서 수행되는 토크의 최대 값의 평가(evaluation)이다.
2. "ABS 매개변수" 블록은, μ의 그러한 특정 값에 대해 최적화된 바와 같이, ABS 제어 로직에 의해 사용되는 ABS 매개변수(c 0 , c 1 , c 2 .. c m )를 설정하기 위하여 타이어-지면 마찰 계수 μ의 실제 값을 사용한다. 사전결정된 값이 이러한 목적을 위하여 사용될 수 있고 그러한 매개변수에 대하여 최적화될 수 있으며, 이는 제어 로직 내에서의 효율적인 사용을 위하여 룩업 테이블(lookup table)에 배열될 수 있다.
3. "ABS 로직 제어" 블록은 사용된 특정 제어 로직과 관련된 특정 매개변수(c 0 , c 1 , c 2 .. c m )(이는 예를 들어 속도 또는 가속도 값 임계치일 수 있음)에 좌우될 그리고 측정된 μ (τlim)의 실제 값에 좌우될 표준 ABS 제어 로직(예를 들어 가속도/주연부 속도에 기초한 방법 또는 슬립율에 기초함)을 나타낸다.
4. "μ-점프 시험" 블록은 제동 적용 동안 더 큰 μ 값을 향한 변동에 대한 시험이다. 이러한 시험은 (예를 들어, 증가된 제동 압력으로 검출된 주연부 속도 변동에 따라) 시간에 기초하여 또는 조건에 기초하여 수행된다.
전체 제어 로직은 기존 ABS 제어 로직을 사용하지만, 실제 제동 토크 값 및 제동 적용 동안의 그의 변동에 기초한 더 미세조정된 ABS 작동 최적화의 추가에 의해 개선된 ABS 시스템에 대한 적응형 제어 설계안이다.
결과적으로, 실제 제동 성능의 최적화가 얻어질 것이다.
본 발명의 목적인, 두 번째 방법은 제동 토크에 기초하고, 패드(7)의 완전한 잠재력을 이용하는 것을 목표로 하는데, 이는 결과적으로 모든 조건 하에서 제어 로직 및 성능의 신뢰성을 개선할 것이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 이러한 새로운 제어 로직의 블록도는 유사하지만, 주요 블록들에서 그리고 이들이 제어 로직 내에서 어떻게 사용되는지에 있어서 상당한 차이가 존재한다.
첫 번째 차이는 제동 토크의 최대 값 - 즉, 그 값 초과에서 휠의 각속도 곡선의 기울기가 제동 적용 동안 급격히 변함 - 을 제공하는 첫 번째 시험의 최종 결과에 기초한다. 이러한 토크 값은 ABS ECU 제어 유닛에 의해 송신되는 특정 커맨드를 사용하여 브레이크의 유압 변조에 대한 기준 값으로 사용된다.
휠의 회전의 급격한 변화가 검출될 때마다, 토크 한계 값 τlim은 업데이트되고, 사이클은 반복된다.
그에 더하여, 이전의 제어 로직에서와 같이, μ-점프 조건의 존재의 주기적인 평가가 설정될 수 있어서, 잠긴 휠 시험을 수행하기 위하여 제동 압력을 주기적으로 증가시키고, 그에 따라서 조건이 확인되면 새로운 토크 한계를 변경하고 (증가시키고), 그렇지 않고 상기 조건이 확인되지 않으면 이전 한계를 계속 사용한다.
도 8의 블록도는 하기와 같이 요약될 수 있다:
Figure pct00005
처음의 "τlim 시험" 블록은 제동 적용의 시작 시, 또는 타이어/지면 마찰 계수의 변동의 결과로서 패드(7)에 의해 수행되는 제동 토크에 대한 한계 값의 평가이다.
Figure pct00006
"토크 ABS 매개변수" 블록은 ABS 제어 로직에 의해 사용되는 ABS 매개변수(c 0, c 1 , c 2. . c m )를 설정하기 위하여 토크 한계 값 τlim의 유효 값을 사용하는데, ABS 매개변수는, 본질적으로, τlim의 유효 값 및 ωlim (t)의 기울기에 관한 이들 값에 대한 임계치를 적어도 포함할 것이다. 매개변수의 전체 목록은 자연히, 채택되는 제어 로직의 상세 사항에 좌우된다. 원칙적으로, 이들 매개변수는 사전결정될 수 있고, τlim에 대한 실제 측정된 값에 따라 좌우되는 한, 제어 로직 내에서의 효율적인 사용을 위한 룩업 테이블에 의해 ABS 제어 로직에서 사용될 수 있는데, 이는 계산 및 시스템 비용을 감소시키고 계산 속도를 증가시키기 위하여 통상적으로 구현되는 바와 같다.
Figure pct00007
이전의 경우와 관련하여 추가된 "토크 ABS 로직 제어" 블록은 제동 토크를 τlim에 가능한 한 가깝게 유지하기 위하여 브레이크의 유압을 제어하는 수단에 의해 브레이크 패드에서 측정된 토크에 기초한 ABS 제어 로직이다. 차량의 "정확한" 속도의 추정치에 대한 어떠한 기준도 없이 포닉 휠에 의해 측정되는 바와 같이 제동 적용 동안 단일 값의 ω (t)의 기울기의 변동에 대해 추가 제어가 설정되어 있다. 후자의 제어는 제어 로직에 의해 즉시 보상될 더 낮은 값을 향하는 마찰 계수의 변화를 고려하는 데 사용된다. 그에 더하여, ω f >
Figure pct00008
r, 즉, 전방 휠이 후방 휠보다 더 빠른 속도로 회전하여야만 하는 안정성의 일반적인 조건(EBD)이 이러한 새로운 부류의 ABS 제어 로직을 위한 기본적인 제어 로직을 완성할 것이다.
Figure pct00009
"μ-점프" 블록은 제동 적용 동안 μ의 더 큰 값을 향한 변동에 대한 시험이다. 이러한 시험은 (예를 들어, 증가된 제동 압력으로 검출된 주연부 속도 변동에 따라) 시간에 기초하여 또는 조건에 기초하여 수행된다.
상기 블록도에 나타난 바와 같이, 표준 제어 로직에 대한 이러한 제어 로직의 주요 차이는 차량에 설치된 표준 ABS 제어 유닛과의 상호작용하는 전용 제어 유닛(10)에 의해 제어되는 압력의 변조를 위한 제어 로직에 대한 리소스로서 휠 속도의 어떠한 추정치도 배제하는 것이다.
이는 제동 적용 동안의 실제 제동 토크가 알려져 있고 상기 토크가 실시간으로 제어될 수 있다는 사실 때문에 구현될 수 있다.
명백한 이점은 제동 세기 압력을 제어하기 위해 제어 로직에서 사용되는 차량의 실제 속도의 잘못된 또는 대략적인 결정으로부터 유도되는 어떠한 비효율성도 제거하는 것이지만, 오히려 이상적인 제동력이 전체 제동 거리에 걸쳐 항상 사용된다.
또한, 추가된 이점으로서, 현재의 ABS/ESC 시스템의 제어 로직과 연관된 잠재적인 마찰의 추정과 관련된 불확실성이 제거된다.
추가 이점은, 차량이 실제로 정지된 것(차량이 지면에 대해 정지 상태임)을 또는 슬립의 존재(휠이 잠김)에 대해 확인하기 위하여, 전용 제어 유닛(10)이 ω와 τlim 사이의 교차 체크로부터 추가 제어 매개변수를 수신한다는 사실에서 비롯되는데, 이는 표준 ABS 시스템으로 효과적으로 회복가능하지 않은 조건을 회복하는 데 사용될 수 있다.
차량의 잠김방지 및/또는 슬립방지 시스템의 성능을 개선하기 위한 장치 및 방법은 트랙 상에서 시험되었다.
아래 그래프에 의해 도시된 바와 같은 첫 번째 세트의 결과에서, 패드(7)에 의해 측정되는 토크의 전형적인 경향이 2개의 상이한 지면 조건 하에서 ABS에 의한 제동 적용 동안 도시되어 있다.
도 13의 좌측 상에는 마른 조건 하에서 (캘리퍼당 2개인) 전방 휠에 대해 4개의 패드(7)에 의해 측정된 토크 데이터가 도시되어 있다. 이러한 경우에, 표면은 약 1(약간 더 큼)의 마찰 계수를 갖는다는 것이 알려져 있다.
제동을 적용하는 동안, 토크 값이 400 daNm의 평균 값을 중심으로 작게 진동하면서 상당히 안정적인 상태를 계속 유지한다는 것을 알게 된다.
휠의 반경이 대략 0.32 m인 것을 고려하고, 휠에 작용하는 한 쌍의 브레이크 패드에 의해 제공되는 이중 데이터 기여 부분을 취하면, 전체 타이어/지면 접촉 영역 내에 약 5000 N의 종방향 제동력이 존재한다.
종방향 힘에 대해 이러한 값을 전형적인 파세카(Pacejcka) 곡선과 비교하면 - 예를 들어 도 3 참조 -, 이러한 값이 1에 가까운 마찰 계수 값을 위하여 종방향 힘에 대한 피크 한계에 매우 가깝다는 것을 알 수 있다.
이는, ABS가 이러한 조건 하에서 잘 작동하고 있다는 것을 그리고 단지 주변적인 개선이 본 발명에 따른 시스템의 적용에 의해서도 기대될 수 있다는 것을 의미한다.
우측 도표는 미끄러운 표면 상에서 ABS에 의한 제동의 적용을 통한 대응하는 토크 결과를 보여준다(도 9 참조).
특히, 약 0.2(0.1 내지 0.2이지만 0.2에 더 가까움)의 마찰 계수에 대응하는 젖은 미끄러운 표면이 고려된다.
ABS 시스템의 성능들이 매우 상이한 것으로 보이는 것을 이제 알 수 있다.
사실상, 변동이 훨씬 더 크고, 토크의 안정성이 마른 조건에 비해 훨씬 더 낮다.
더욱이, 휠에서의 전체 토크의 평균 값은 64 daNm으로, 이는 대략 410 N의 휠에서의 전체 종방향 힘에 대응한다.
아래 그래프를 보면, 시험 동안 측정된 차량 속도를 알 수 있는데, 제동 적용의 중요 부분에 대해 ABS 시스템은 약 0.1의 마찰 계수에 대해 예상되는 것과 가까운 감속도를 유지하였고, 이는 이러한 경우에 마찰 추정자가 부정확하게 작동한 것을 입증한다.
우측에는, 제동 동안 차량의 실제 속도 프로파일과 함께 0.1 및 0.2의 마찰 값에 대한 이상적인 감속 프로파일이 도시되어 있다(도 10 참조).
또한, 0.1의 마찰 계수에서의 직선과 그래프의 중심 부분에서의 실제 속도 프로파일 사이의 차이(parallel)를 알 수 있다.
시작과 끝에서, 실제 속도 프로파일의 기울기가 0.2의 마찰 값에 의한 감속 프로파일의 이상적인 기울기에 더 가까워지는 것을 대신 알 수 있다.
다시 말하면, 상용 ABS 시스템의 마찰 추정 수단이 낮은 μ의 정확한 값을 얻지 못한다는 것을 그리고 대부분의 제동 기간 동안 이러한 값이 과소추정된다는 것을 속도 프로파일로부터 또한 알 수 있다.
토크 관점으로부터, 제동 적용의 시작과 끝에서 토크 값이 중심 부분에 비해 사실상 더 크다는 것이 관찰될 수 있는데, 이는 더 큰 제동력이 발생하게 한다.
이는, 균질하고 0.2에 더 가까운 지면의 마찰 계수로의 실제 변화로 인한 것이 아니었다는 것을 강조하는 것이 중요하다.
앞서 언급된 바와 같이, 기지의 그리고 제어된 표면 조건으로, 젖은 조건에 대한 특정 시험 회로의 영역에 대해 시험이 수행되었고, 그러므로, 과소추정치가 상용 ABS 제어 로직의 불량한 성능 및 비효율성에 기인할 수 있다는 것에 유의하여야 한다.
말하고자 하는 것의 추가 및 최종 설명이 도 11에 반영되어 있다.
이들 그래프에서, 동일한 조건(동일한 표면, 동일한 마찰 계수, 동일한 차량, 동일한 상용 제어 로직 및 ABS 시스템) 하의 2개의 제동 적용의 결과가 동일한 조건을 유지하기 위하여 빠르게 연속으로 얻어져 도시되어 있다.
비록 조건이 동일하지만, 2개의 ABS 제동 적용은 매우 상이하고, 매우 상이한 정지 시간 및 그에 따른 매우 상이한 거리를 수반한다는 것을 알 수 있다.
둘 모두의 경우에, 마찰 추정자가 불량하게 작동되어, 제동 기간의 실질적인 부분에 대해 마찰 계수를 과소추정하였다.
2개의 제동 이벤트의 적용에 있어서의 주요 차이는 실제 값(0.2)에 더 가까운 마찰 계수에 대해 추정된 값으로 경과된 시간으로부터 명백하다.
제동 거리의 관점에서, 마찰 계수의 과소추정의 전체적인 영향은, 0.15의 마찰 계수에 대한 평균 값을 또한 상정하면, 우측 패널에서 이전에 검사된 경우에 대해 30 km/h의 초기 속도에서 대략 4 m의 정지 거리의 증가로 이어지는 한편, 이는 0.2의 마찰 계수를 상정하는 경우에는 8 m일 것이다.
상기에 나타낸 경우에, 50 km/h의 초기 속도에서 좌측 패널에서의 경우에 10 m의 그리고 우측 패널에서의 경우에 5 m의 정지 거리의 증가가 있다.
하기 표는, 100 km/h의 초기 속도에서의 제동 거리의 관점에서, 기지의 제어 로직을 갖는 상용 ABS 시스템과 비교하여, 마찰 계수의 실제 측정치에 기초한 ABS 시스템에 대한 본 발명에 따른 전용 제어 유닛(10)의 연산 로직의 결과를 도시한다.
Figure pct00010
절대 거리의 관점에서, 브레이크 패드(7)로부터의 데이터의 사용 및 전용 제어 유닛(10)의 사용에 의해 얻어지는 이점은 미끄러운 지면에 대해서도 차량의 제어를 크게 증가시키는 한편, 이는 마찰 계수 및 그에 따른 차량의 제어가 지면 상에서의 접지력의 회복과 함께 증가할 때 무시할 수 있게 되는 경향이 있다.
따라서, 착안된 본 발명은 모두가 본 발명의 개념 내에 있는 다수의 변형 및 수정이 가능하다.
더욱이, 모든 상세 사항은 기술적으로 등가인 요소로 교체될 수 있다.

Claims (16)

  1. 차량의 잠김방지 제동(ABS) 및/또는 슬립방지 조절(ASR) 및/또는 전자식 주행 안정화 제어(ESC) 시스템의 성능을 개선하기 위한 장치로서, 적어도 하나의 표준 ABS 관리 제어 유닛으로 구성되고 브레이크 서보 유닛 및 유체 압력 펌프에 의해 구성된 제동 압력을 제어하기 위한 유체 동역학 시스템을 적어도 포함하고, 오일 또는 공기용 파이프에 연결된 솔레노이드 밸브, 및 적어도 포닉 휠(phonic wheel) 및 타코미터 센서(tachometer sensor)가 차량의 각각의 휠에 대해 각각 하나씩 존재하고, 상기 장치는 추가 데이터를 수집하기 위하여 각각의 휠의 브레이크 디스크에 작용하는 브레이크 패드들 중 적어도 하나와 연관된 추가 전단력 센서 및 상기 추가 데이터를 관리하고 적어도 상기 ABS 제어 유닛과 상호작용하기 위한 적어도 하나의 전용 ECU 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  2. 제1항에 따른 차량의 잠김방지 제동(ABS) 및/또는 슬립방지 조절(ASR) 및/또는 전자식 주행 안정화 제어(ESC) 시스템의 성능을 개선하기 위한 장치에 있어서, 상기 추가 전단력 센서는 패드의 지지부에 통합된 전자 회로 내에 존재하고 바람직하게는 스크린 인쇄에 의해 얻어지고, 고온에 대해 저항성인 것을 특징으로 하는, 장치.
  3. 제1항 및 제2항 중 하나 이상의 항에 따른 차량의 잠김방지 제동(ABS) 및/또는 슬립방지 조절(ASR) 및/또는 전자식 주행 안정화 제어(ESC) 시스템의 성능을 개선하기 위한 장치에 있어서, 상기 전단력 센서는 압전세라믹이고, 통합된 회로 상에는 스크린 인쇄된 회로의 특정 위치에서 상기 지지부 상에 배열되고 그 위치에서 솔더링된 온도 센서가 또한 제공되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 하나 이상의 항에 따른 차량의 잠김방지 제동(ABS) 및/또는 슬립방지 조절(ASR) 및/또는 전자식 주행 안정화 제어(ESC) 시스템의 성능을 개선하기 위한 장치 및 방법에 있어서, 상기 패드는 상기 지지부에 통합된 상기 온도 및 전단력 센서들로부터 유도되는 모든 신호를 수집하도록 그리고 상기 전자 회로를 폐쇄하고 외부 전자 시스템과의 연결을 허용하도록 설계된 연결 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치 및 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 하나 이상의 항에 따른 차량의 잠김방지 제동(ABS) 및/또는 슬립방지 조절(ASR) 및/또는 전자식 주행 안정화 제어(ESC) 시스템의 성능을 개선하기 위한 장치에 있어서, 상기 전자 회로는 최적의 힘 전달과 동시에 전기적 절연 및 기계적 보호를 보장하기 위하여 상기 센서의 상부에 배치된 보호 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 하나 이상의 항에 따른 차량의 잠김방지 제동(ABS) 및/또는 슬립방지 조절(ASR) 및/또는 전자식 주행 안정화 제어(ESC) 시스템의 성능을 개선하기 위한 장치에 있어서, 상기 패드는 그와 연관된 전단 센서에 의해 실시간으로 검출되는 인가된 제동 토크를 측정하고, 상기 제동 토크는 그것이 잠긴 동안의 미끄러지고 있는 상기 차량의 휠들인지 여부를 또는 상기 차량이 정지 상태인지 여부를 평가하기 위하여 측정되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 하나 이상의 항에 따른 차량의 잠김방지 제동(ABS) 및/또는 슬립방지 조절(ASR) 및/또는 전자식 주행 안정화 제어(ESC) 시스템의 성능을 개선하기 위한 장치에 있어서, 상기 패드는, 상기 전용 제어 유닛과 함께, 제동력이 타이어와 지면 사이의 접촉 영역 내에서 이용가능한 종방향 힘(Fx)의 최대 값보다 큰 경우를 검출하여 그의 가능한 불균형을 검출하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 하나 이상의 항에 따른 장치를 갖는 차량의 잠김방지 제동(ABS) 및/또는 슬립방지 조절(ASR) 및/또는 전자식 주행 안정화 제어(ESC) 시스템의 성능을 개선하기 위한 방법으로서, 상기 방법은 상기 패드 및 상기 전용 제어 유닛에 의해 타이어와 지면 사이의 접촉 영역 내에서 이용가능한 종방향 힘(Fx)의 최대 값을 검출하는 단계로 이루어지는데, 이는 제동 압력 프로파일을 변조하기 위하여 상기 브레이크 패드로부터 유도된 제동 토크 데이터를 이용하여 제동 동안 지속적으로 업데이트되어 이를 타이어와 지면 사이의 접촉 영역 내에서 이용가능한 종방향 힘(Fx)에 대해 검출된 최대 값으로 조절하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 하나 이상의 항에 따른 장치를 갖는 차량의 잠김방지 제동(ABS) 및/또는 슬립방지 조절(ASR) 및/또는 전자식 주행 안정화 제어(ESC) 시스템의 성능을 개선하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은 제동 토크가 휠의 잠김에 대응하는 한계 값까지 증가되는 경우에 잠긴 휠이 초기 제동 적용 단계 후에 얻어지는 타이어와 지면 사이의 접촉 영역 내에서 이용가능한 종방향 힘(Fx)의 값을 검출하는 단계, 검출된 종방향 힘(Fx)의 값에 대응하는 상기 제동 토크 한계 값을 식별하는 단계, 휠 상의 수직 하중으로부터 유도된 함수 및 차량의 제동 시스템의 특징에 관한 다른 매개변수에 의해 상기 제동 토크 한계에 대한 기준 값을 계산하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 하나 이상의 항에 따른 장치를 갖는 차량의 잠김방지 제동(ABS) 및/또는 슬립방지 조절(ASR) 및/또는 전자식 주행 안정화 제어(ESC) 시스템의 성능을 개선하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은 이상적인 감속 프로파일을 유지하도록 표준 ABS 제어 유닛의 제어 로직에 대한 기준 데이터로서 검출된 상기 종방향 힘(Fx) 값 및 상기 토크 한계 기준 값을, 검출된 종방향 힘(Fx)의 그러한 특정 값에 대한 이상적인 감속 프로파일을 설정하고 휠의 슬립율(slippage) 또는 속도 및 가속도 임계치를 결정하기 위하여, 이용하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 하나 이상의 항에 따른 장치를 갖는 차량의 잠김방지 제동(ABS) 및/또는 슬립방지 조절(ASR) 및/또는 전자식 주행 안정화 제어(ESC) 시스템의 성능을 개선하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은 상기 종방향 힘(Fx)의 값의 검출된 변화마다, 새로운 값이 이전의 값을 업데이트하는 데 사용되고 상기 전용 제어 유닛의 제어 로직 내에서 사용되어 이전의 값을 대체하는 방식으로 제어 로직이 상기 토크 한계의 정확한 새로운 값을 회복한다는 사실로 이루어진 것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 하나 이상의 항에 따른 장치를 갖는 차량의 잠김방지 제동(ABS) 및/또는 슬립방지 조절(ASR) 및/또는 전자식 주행 안정화 제어(ESC) 시스템의 성능을 개선하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은 상기 전용 ECU 제어 유닛에 의해 상기 표준 ABS로 송신되는 특정 커맨드에 의해 브레이크의 유압 변조를 위한 기준 값으로서 상기 토크 한계 값을 사용하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 하나 이상의 항에 따른 장치를 갖는 차량의 잠김방지 제동(ABS) 및/또는 슬립방지 조절(ASR) 및/또는 전자식 주행 안정화 제어(ESC) 시스템의 성능을 개선하기 위한 방법에 있어서, 휠의 회전의 급격한 변화가 검출될 때마다, 상기 토크 한계의 값이 업데이트될 것이고, 사이클이 반복되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 하나 이상의 항에 따른 장치를 갖는 차량의 잠김방지 제동(ABS) 및/또는 슬립방지 조절(ASR) 및/또는 전자식 주행 안정화 제어(ESC) 시스템의 성능을 개선하기 위한 방법에 있어서, 주기적인 평가(evaluation)가 검출된 종방향 힘(Fx)의 증가하는 값의 조건의 존재에 대해 설정될 수 있어서(점프 시험), 휠 잠김에 대해 시험하기 위하여 제동 압력을 주기적으로 증가시키고 조건이 확인되는 경우에 새로운 토크 한계 값을 증가시키거나, 또는 조건이 확인되지 않은 경우에 이전 값을 계속 사용하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 하나 이상의 항에 따른 장치를 갖는 차량의 잠김방지 제동(ABS) 및/또는 슬립방지 조절(ASR) 및/또는 전자식 주행 안정화 제어(ESC) 시스템의 성능을 개선하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은 타이어/지면 마찰 계수에 대한 변화의 결과로서 또는 제동 적용의 시작 시 수행되는 제동 토크에 대한 한계 값을 평가하는 단계, 상기 전용 제어 유닛의 제어 로직으로부터 매개변수를 설정하고 관리하기 위하여 상기 토크 한계의 값의 실제 값을 사용하는 단계로 이루어지고, 상기 전용 제어 유닛의 상기 제어 로직은 휠의 최대 각가속도 및/또는 각속도 값의 기울기에 대한 임계 값 및 상기 토크 한계의 실제 값을 적어도 포함하고, 상기 매개변수는 제동 토크를 상기 토크 한계에 가능한 한 가깝게 유지하기 위하여 브레이크의 유압을 체크함으로써 브레이크 패드에서 측정되는 토크에 기초하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 하나 이상의 항에 따른 장치를 갖는 차량의 잠김방지 제동(ABS) 및/또는 슬립방지 조절(ASR) 및/또는 전자식 주행 안정화 제어(ESC) 시스템의 성능을 개선하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은 표준 ABS 시스템으로 실제로 회복가능하지 않은 조건을 회복하기 위하여 차량이 지면에 대해 실제로 정지된 것을 또는 잠긴 휠에 의한 슬립의 존재에 대해 확인하도록 휠의 각속도와 상기 토크 한계 사이의 교차 체크로부터 유도된 추가 제어 매개변수를 사용하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는, 방법.
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